压缩空气泡沫灭火性能及机理探究

压缩空气泡沫灭火性能及机理探究
摘要：压缩空气泡沫灭火系统能够利用少量的水资源形成大量的泡沫，并取得非常良好的灭火效果，相对于传统的灭火方法，其节水性非常突出。

本文通过试验的方法检测了这种灭火技术的具体灭火性能，同时研究了泡沫尺寸、发泡倍数等参数对灭火效果产生的影响，分析其内在灭火机理。

关键词：压缩空气泡沫；灭火性能；机理
引言：
灭火装备和技术的研究始终是消防安全管理的重要内容，压缩空气泡沫灭火系统具有广泛发展前景，其优点为灭火效果突出、节约水资源。

这种来自国外的灭火技术在国内发展时间还比较短，其灭火性能虽然得到广泛认可，但内在的实现原理却还没有普及开来，这也是开展机理研究的意义。

一、压缩空气泡沫灭火系统构成
压缩空气泡沫灭火系统在灭火时必然要消耗一定量的水资源，因而整个系统中必须通过水泵从河流、水库或者其他的蓄水设施中抽取足够的水资源，水泵是最重要的动力装置。

进水管和吸水管在初始阶段存在较多的空气，不利于水泵的抽水操作，此时还需借助引水泵来排除管路中的空气[1]。

压缩空气泡沫灭火系统在工作时会产生干泡沫或者湿泡沫，压缩空气为这些泡沫的形成创造条件，而压缩空气由空气压缩机提供。

泡沫实际上是由溶于水中的泡沫原液产生的，压缩空气作用于添加了泡沫原液的水，从而产生了大量的泡沫，原液的添加由泡沫泵来完成。

泡沫类型的选择、水流量的标定、泡沫流量的标定、混合比设计等要依靠控制器来完成，以上这些设备共同构成了压缩空气泡沫灭火系统。

二、灭火性能和机理
（一）灭火性能研究
1.试验设备和材料
压缩空气泡沫灭火系统的灭火性能要借助专业的试验来研究，试验中采用的设备和物料主要包括CAFS消防系统（如Suffer2450型）、A类泡沫灭火剂（用于扑灭固体物质类火灾）、木垛。

这些物质比较符合家庭环境和公共场所环境下的火灾特点。

在木垛的选择方面要考虑到室内装修时常用的木材种类，因此选择松木作为试验的主要对象。

木垛由独立的木条组成，每一根木条都加工成相同的规格，具体为50mm×30mm×600mm，为了形成有效地对比，将木垛设计为三种规格，具体情况可参考表1。

表1 试验用木垛的设计规格
2.试验方法
第一，温度测量装置的布置。

灭火试验要在一定的空间内完成，此次试验采用长、宽、高分别为10m、10m和5m的建筑物空间，在具体实施时要在空间内设
置一系列测量木垛火焰温度和热辐射的探测设备，如热电偶，具体要采用分层布置的方式。

可按照热电偶距离木垛上表面的垂直高度来编号部署热电偶，间隔为20公分，一共部署8个，其编号和垂直方向上的相对位置分别为T1(0cm)、
T2(20cm)、T3(40cm)、T4(60cm)、T5(80cm)、T6(100cm)、T7(120cm)、
T8(140cm)。

为了测量木垛燃烧时的热辐射，还要在空间内布置热辐射通量剂，位置的选取主要控制好水平距离和垂直距离（相对于木垛支架一角），一共设置7个监测点，编号从R1递增到R7。

第二，试验方案。

开展试验时要设计多个对比组，按照0.8A、1.2A、1.6A 三个灭火级别，设置不同的灭火参数，具体情况可参考表2。

试验结果的可靠性和木垛燃烧的时间长度具有密切的关系，尽可能保证木条本身的燃烧性达到良好的稳定性，相互之间不要产生过大的差异。

试验时要先让木垛预燃一定的时长，保持足够的火势，当其燃烧达到稳定的状态之后才能施加泡沫灭火，操作人员的站位、灭火距离、泡沫枪的高度等都应控制在基本一致的水平上，防止这些因素对灭火效果产生干扰。

灭火的整体时长要设置一个上限，不得超过5分钟，否则即判定灭火操作未成功。

在灭火成功之后还要继续观察木垛是否发生复燃，在实际的灭火场景下经常会出现复燃的情况，观察的时间长度要控制在10分钟。

第三，试验结果分析。

在灭火操作的初期阶段，强烈的泡沫对火焰产生了显著的压制作用，火苗的高度以及明火的燃烧范围都受到了很大的限制，在灭火的中期阶段，大量的泡沫逐渐粘附在燃烧的木垛的表面，最终导致木垛表层的火焰熄灭[2]。

在最后一个阶段，泡沫顺着木垛表层的缝隙逐渐向其内部渗透，直至将木垛内部的燃烧也彻底扑灭。

最终对比各个组别的灭火用时以及复燃情况，得出结论如下：1）发泡倍数低和混合比都比较低的湿泡沫在灭火过程中呈现出最高的效率；中等泡沫在控制火势方面具有比较显著的作用，其发泡倍数处于中等大小，混合比可小、可大；3）干泡沫在试验过程中出现了灭火失败的情况。

表2 压缩空气灭火试验工况设计
（二）灭火机理分析
影响泡沫灭火效果的主要因素包括发泡倍数、泡沫的尺寸以及析液年能力等，湿泡沫本身的重量比干泡沫和中等泡沫更大，在重力的作用下更容易向木垛的内
部流动，再加上湿泡沫能够较快地析出液体，更加促进了其灭火的速度。

之所以
具有这些特点，与湿泡沫的尺寸也具有一定的关系，由于其发泡倍数比较小，最
终产生的泡沫也比较大。

干泡沫的问题在于流动性比较差，当其粘附在木垛表面之后难以继续向其内部渗透，进而导致其只能作用于表层附近的火势，对于木垛内部的火情则难以发挥出作用。

三、结束语
压缩空气泡沫灭火系统借助空气对水和泡沫灭火剂的混合物的强烈作用而产生大量的泡沫，这些泡沫覆盖在失火物质的表面，利用其析出的液体向可燃物内部渗透，进而实现从表面到内部全面灭火，其中湿泡沫的灭火效果更加突出。

参考文献:
[1]张宪忠、包志明、靖立帅、陈旸.抗溶型压缩空气泡沫灭火剂灭火试验研究[J]. 消防科学与技术,2020,v.39;No.304(09):85-87.
[2]南江林,杨朔.压缩空气泡沫系统模拟实战灭火试验研究[J].消防科学与技术,2018(4):489-492.
[3]苏胜.压缩空气泡沫灭火技术的研究进展及展望[J].消防界,2018,v.4；No.42(14):44-44.
[4]管如林.压缩空气泡沫灭火装置的应用[J].机械制造与自动化,2009, 038(004):59-60,64.。